電子電路的屏蔽與接地技術探析

摘要：為了確保電子電路的可靠性，必須對其干擾源進行分析以采取有針對性的措施加以防范，故文章對電子電路的屏蔽與接地技術進行了詳細的探討與分析。

關鍵詞：電子電路 屏蔽 接地

1.引言

在電子設備中，某些元件(或電路)之間存在著分布電容或電磁場，從而產生有害的寄生耦合現象。在寄生耦合的作用下，電場、磁場或電磁波從電路的一個區域感應或傳播到另一個區域，必然會干擾電路的正常工作，使電子設備出現自激現象。因此，為了保證設備穩定可靠地工作，就必須消除有害的寄生耦合現象。

另外，元器件及各部分電路接地的合理與否對電路的性能也有著很大的影響，也同樣是電子電路設計中需要注意的關鍵問題之一。

2.電子電路的屏蔽

電子電路的屏蔽就是利用屏蔽體來隔斷或消弱干擾場的空間耦合通道，阻止其電磁能力的傳輸，通常可分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁屏蔽三種。

2.1 電場屏蔽

電場屏蔽又稱靜電屏蔽，主要用來防止器件或電路間分布電容耦合形成的干擾。例如，電源變壓器中的靜電屏蔽就是電場屏蔽的一個典型實例，它的初、次級繞組間通常隔著薄薄的絕緣層，相當于存在一個極板面積較大而間距較小的電容，即等效電容有較大的容量。所以來自電網線路的各種高頻干擾信號很容易從初級通過該電容感應到次級而進入設備，干擾電路的正常工作。為解決這一問題，一般電源變壓器的初、次級都設置有屏蔽層，這樣就能減小分布電容，有效的達到了干擾屏蔽的目的。

2.2 磁場屏蔽

磁場屏蔽是指用來消除元器件或電路之間因磁場寄生耦合產生的干擾。把需要屏蔽的產生磁場的電路或原件，用磁性材料(鐵、鎳、鈷等)做的空腔體罩起來，事磁力線基本上被集中于鐵磁性腔體的內部，從而避免了對外界電路的干擾，起到磁場屏蔽的作用。同樣，將需要防外界磁場干擾的電路或原件用鐵磁性腔體罩起來也一樣能起到屏蔽的作用。

例如，許多設備的電源變壓器都用金屬殼罩著，這是最常見的低頻磁場屏蔽實例。由于電源變壓器的繞著匝數多，工作時繞著的電流又較大，故漏磁通較大，極易對周圍電路形成磁干擾。這是一種低頻磁場干擾，用鐵磁性屏蔽罩將變壓器罩起來后，就能使漏磁通被封閉在屏蔽罩內，避免了對外界的影響。

2.3 電磁屏蔽

在電子設備中，較為常見的電磁干擾就是由交變電磁場引起的。交變電磁場在空間由近向遠傳播，即通常所說的電磁波輻射。電磁波的頻率越高，場強越大，向外輻射的能力越強，對周圍元件的影響也就越大。通常說的電磁屏蔽是對高頻電磁而言，其材料應選用導電率較高的金屬，如銅、銀等。為避免因電路可能遇到的分布電容而引起的寄生耦合現象，使屏蔽體同時兼有電場屏蔽的作用，已到達最佳的屏蔽效果，所以在實踐中，電磁屏蔽體一般都是接地的。

電視機中頻、高頻電路和電視天線放大器等所用的屏蔽罩及屏蔽板就是起著將高頻電磁進行屏蔽的作用。這類屏蔽體需良好的接地，因為屏蔽體與電路之間形成的分布電容極易引入干擾信號或導致電路自激，將其接地后使屏蔽體同時兼有電場屏蔽的作用。

例如，收音機中頻變壓工作時極易向外輻射高頻電磁場，因此通常帶有電磁屏蔽罩。屏蔽原理與低頻磁場屏蔽相似，是利用高磁導率的磁性材料將線圈產生的磁場集中封閉于磁路內，與低頻屏蔽體的區別是，高頻磁場屏蔽體要用高頻損耗較小的鐵氧體制成。

3.電子電路的接地

電子電路的“地”主要是指電路系統的參考零電位，它是人為設定的相對零電位點，與大地的電位并不一定相同。電子電路接地的主要目的是：①使電子設備中的所有單位電路都有一個基準零電位，這是保證電路正常穩定工作不可缺少的條件之一；②對帶有接地屏蔽體的電路來講，防止外界電磁場干擾電路工作，同時也可能防止電路內部產生的電磁場外泄；③許多電子設備的金屬底板，機殼及外漏件為了屏蔽等需要，通常與電路中的地線是相連的。

在采用交流工頻電源供電的情況下，若電路地線與大地相通，就可避免因絕緣不良或雷擊等因素而造成觸電事故或元器件損壞。特別是對外殼或內電路經常可能與人體接觸的電子設備(如某些家用電器)來講是非常重要的，但對不用交流市電或外殼及外露機件絕緣良好的電子設備來講，電路地線就不必與大地相連。

無論何種接地方式，公共地線都有一定的阻抗，當有電流流過時，想地線上都要產生壓降，同時，地線還可能與其他引線構成環路，從而成為干擾的因素。由公共地線引起的干擾還存在與多系統多電源共地線靜電壓干擾、交流地和直流地的共態干擾等形式中。

接地系統引入的干擾的另一個途徑是地環路干擾，地線容易與各種信號線、電源線以及地線本身構成環路，當環路與交變磁場交鏈時，就會在環路中產生感應電動勢，耦合磁場干擾，同時環路的接地面電位不同，也存在著共阻抗干擾。可見，減少接地系統干擾的主要措施是減少公共地線阻抗，正確選擇接地方式和隔斷地環路等。

參考文獻：

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[2]谷樹忠.《電子電路應用系統的接地問題及對策》.電子工藝技術，2001

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